节点的度与网络稀疏性
一、度與平均度
度:與節點直接相連的邊的數目。
平均度:網絡中所有節點的度的平均值,記為。
用ki_ii?表示節點i的度。
給定網絡G的鄰接矩陣A=(aij_{ij}ij?)N?N_{N*N}N?N?,我們有
網絡節點的度與網絡邊數M有如下關系:
亦既有
二、出度與入度
1、有向網絡的度
有向網絡節點的度包括出度和入度,節點i的出度是指從節點i指向其它節點的邊的個數,節點i的入讀是指其它節點指向節點i的邊的數目。
節點的出度和入讀也可以通過鄰接矩陣的元素來表示:
在有向網絡中單個點的出度和入度可能不相同,單平均出度和平均入度是相同的。即以下等式成立:
2、加權網絡的度
對于加權網絡而言,除了度的概念,還可以定義節點的強度。給定一個包含N個節點的加權網絡G及其權值矩陣W=(wij_{ij}ij?)。
2.1 無向加權網絡
如果G是無向加權網絡,那么節點i的強度定義為:
2.2 有向加權網絡
如果G是有向加權網絡,那么節點i的出強度和入強度分別為:
三、網絡稀疏性與稠密化
1、網絡密度定義
一個包含 N個節點的網絡的密度ρ\rhoρ定義為網絡中實際存在的邊數M與最大可能的邊數之比。
(1)無向網絡密度
(2)有向網絡密度
2、稀疏性
如果當N→∞\infty∞時網絡密度趨于零或網絡平均度趨于一個常數,就表明網絡中實際存在的邊數是比N2^22低階的,那么我們就可以認為該網絡是稀疏的;此時,鄰接矩陣中非零元素的比例也會趨于零。
3、稠密性
如果當N→∞\infty∞時網絡密度趨于一個非零常數,就表明網絡中實際存在的邊數是與N2^22同階的,那么我們就可以認為該網絡是稠密的;此時,鄰接矩陣中非零元素的比例也會趨于一個常數。
4、平均度與網絡密度之間的關系
將時刻t網絡中的節點數和邊數分別記為N(t)和M(t)。如果兩者呈線性比例關系,即M(t)~N(t) ,那么由上式可見,平均度為一常數。另一方面,如果兩者呈平方關系,即M(t)~N2^22(t),那么就意味著,平均而言,每個節點都會與網絡中一定比例的其他節點直接相連,整個網絡會演化為一個非常稠密的網絡。研究表明,許多實際網絡的演化是介于上述兩種情形之間的,即服從如下的超線性關系,也稱為稠密化冪律。
這意味著,一方面,相對而言,實際網絡會隨著時間的演化而變得越來越稠密;另一方面,與稠密的全耦合網絡相比,實際網絡仍然是稀疏的。
總結
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